課程設(shè)計(jì)--煤油冷卻器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　食品工程原理課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　煤油冷卻器的設(shè)計(jì) </b></p><p>　　院 系　　食品科學(xué)與工程　　　　</p><p>　　專 業(yè)　　食品科學(xué)與工程　　　　</p><p>　　班 級(jí)　　10級(jí)1班　　　　　　 </p>

2、<p>　　食品工程原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：年處理量92×103t煤油冷卻器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、操作條件</b></p><p>　　1. 煤油：入口溫度148℃ 出口溫度50℃ </p><p>　　2. 冷卻介質(zhì)：循環(huán)水入口28℃，

3、出口溫度40℃</p><p>　　3. 允許壓力降：不大于30kPa</p><p>　　4. 年開(kāi)工天數(shù)：330天；每天24h連續(xù)生產(chǎn)</p><p>　　5. 定性溫度下煤油的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　密度ρ=825kg/m3，黏度μ=7.15×10-4Pa·s，比熱CP=2.22kJ/（kg·℃），

4、</p><p>　　熱導(dǎo)率λ=0.14W（m·℃）</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.處 理 量：92×103t/年 </p><p>　　2. 設(shè)備形式：列管式換熱器</p><p>　　3. 選擇事宜的列管換熱

5、器并進(jìn)行核算</p><p>　　4. 繪制工藝流程圖和設(shè)備結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5. 輸送機(jī)械的設(shè)計(jì)：輸送煤油的泵</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　使用統(tǒng)一課程設(shè)計(jì)格式（詳見(jiàn)許昌學(xué)院課程設(shè)計(jì)編寫(xiě)要求）。</p><p>　　主要項(xiàng)目及編排順序?yàn)椋?l

6、t;/p><p>　?、?設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)封面 (使用統(tǒng)一模板)；②任務(wù)書(shū)；③摘要；④目錄；⑤設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；⑥工藝過(guò)程計(jì)算及設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算；⑦輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；⑧附錄：工藝流程圖及設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；⑨參考文獻(xiàn)⑩設(shè)計(jì)評(píng)述；</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　完成日期：2012年12月17日～12月 28 日<

7、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　食品工程原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1</p><p><b>　　一、操作條件1</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)要求1

8、</b></p><p>　　1、列管式換熱器的類型4</p><p>　　1.1 固定管板式換熱器4</p><p>　　1.2浮頭式換熱器4</p><p>　　1.3 填料函式換熱器5</p><p>　　1.4 U型管式換熱器6</p><p>　　2、換熱器總體結(jié)

9、構(gòu)6</p><p>　　2.1管束及殼程分程6</p><p>　　2.1.1管束分程6</p><p>　　2.1.2殼程分程7</p><p><b>　　2.2傳熱管7</b></p><p><b>　　2.3管子布置7</b></p>&

10、lt;p><b>　　2.4管板8</b></p><p>　　2.5管子與管板的連接8</p><p>　　2.6管板與殼體的連接9</p><p><b>　　2.7折流板9</b></p><p>　　2.8 殼體的內(nèi)徑10</p><p>　　2.9管

11、子在管板上的固定方法10</p><p>　　2.10主要附件10</p><p>　　2.11材料選用10</p><p>　　3、 設(shè)計(jì)背景及設(shè)計(jì)要求11</p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)計(jì)算12</b></p><p>　　4.1試算并初選換熱器的規(guī)格12</p>

12、<p>　　4.1.1確定流體通入的空間12</p><p>　　4.1.2就算傳熱熱負(fù)荷Q13</p><p>　　4.1.3確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)并選擇列管換熱器13</p><p>　　4.1.4計(jì)算平均傳熱溫差13</p><p>　　4.1.5選K值，估算傳熱面積16</p><p&

13、gt;　　4.1.6初選換熱器16</p><p>　　4.2傳熱系數(shù)的校核17</p><p>　　4.2.1 管程的對(duì)流傳熱系數(shù)αi17</p><p>　　4.2.2 殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)αo17</p><p>　　4.2.3 計(jì)算總傳熱系數(shù)17</p><p>　　4.3計(jì)算傳熱面積19</p

14、><p>　　4.4 計(jì)算阻力損失19</p><p>　　4.4.1管程阻力損失19</p><p>　　4.4.2 殼程阻力損失19</p><p>　　5、 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表20</p><p>　　6．輸送煤油的泵的選擇21</p><p><b>　　7、

15、設(shè)計(jì)小結(jié)22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　煤油的溫度較高，不利于保藏和運(yùn)輸，故需要冷卻處理，用水將煤油冷卻處理，經(jīng)濟(jì)劃算且簡(jiǎn)單易操作，本設(shè)計(jì)根據(jù)煤油的處理量，以及相應(yīng)溫度下煤油的物性參數(shù)，經(jīng)過(guò)反富運(yùn)算與驗(yàn)證，設(shè)計(jì)

16、出所需要的換熱器。</p><p>　　關(guān)鍵詞：換熱器、煤油、水</p><p>　　1、列管式換熱器的類型</p><p>　　換熱器的類型很多，但計(jì)算傳熱面面積所依據(jù)的傳熱基本原理不同。列管式換熱器是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種換熱器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，制造容易，材料廣泛，處理能力可以很大，適用性強(qiáng)。幾種常用的列管式換熱器：</p><p&

17、gt;　　1.1 固定管板式換熱器</p><p>　　固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進(jìn)出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長(zhǎng)度設(shè)置了若干塊折流板。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。

18、</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，殼程也可以分成雙程，規(guī)格范圍廣，故在工程上廣泛應(yīng)用。</p><p>　　缺點(diǎn)：殼體和管壁的溫差較大，易產(chǎn)生溫差力，殼程無(wú)法清洗，管子腐蝕后連同殼體報(bào)廢，設(shè)備壽命較低，不適用于殼程易結(jié)垢場(chǎng)合。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示</p><p>　　圖1

19、-1固定管板式換熱器</p><p>　　1.2浮頭式換熱器　　浮頭式換熱器是用法蘭把管束一端的管板固定到殼體上，另一端可以在殼體內(nèi)自由伸縮，并在該端管板上一頂蓋后稱為‘浮頭’。浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，而另一端的管板可在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)，殼體和管束對(duì)膨脹是自由的，故當(dāng)兩張介質(zhì)的溫差較大時(shí)，管束和殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。 </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：管束可以拉出，便于管內(nèi)與管間維修

20、和清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時(shí)，不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。</p><p>　　缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用材量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管間若密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示：</p><p>　　圖1-2浮頭式換熱器</p><p>　　1.3

21、填料函式換熱器　　該換熱器是只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁因溫差而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)、管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。</p><p>　　缺點(diǎn)：填料函耐壓不高，殼程介質(zhì)可能通過(guò)填料函外漏。</p><p&g

22、t;　　不能易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示：</p><p>　　圖1-3填料函式換熱器</p><p>　　1.4 U型管式換熱器</p><p>　　改換熱器的每根管子都彎成U形，管子的兩端固定在同一塊管板上。封頭內(nèi)用隔板分成兩室，管程至少為兩程。管子可以自由伸縮，與殼體無(wú)關(guān)。</p>

23、;<p>　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一塊管板，質(zhì)量輕，密封面少，運(yùn)行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。</p><p>　　缺點(diǎn)：管內(nèi)清洗困難，制造困難，管板利用率低，報(bào)廢率較高?！　∑浣Y(jié)構(gòu)如圖1-4所示：</p><p>　　圖1-4U型管式換熱器</p><p><b>　　2、換熱器總體結(jié)構(gòu)</b></p>&

24、lt;p>　　換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：管子在管板上的固定，是否需要溫差補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)，管板的強(qiáng)度，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)，折流板與隔板的固定，蓋板與法蘭的設(shè)計(jì)，個(gè)部件的公差及技術(shù)條件等。</p><p>　　2.1管束及殼程分程</p><p><b>　　2.1.1管束分程</b></p><p>　　為了解決管束增加引起管內(nèi)流速及傳熱系數(shù)

25、的降低，可以將管束分程。在換熱器的兩端的管箱中安置一定數(shù)量的隔板，一般每程中管束大致相等。注意溫差較大的流體應(yīng)避免緊鄰以免引起較大的溫差應(yīng)力。管束分程應(yīng)優(yōu)先考慮偶數(shù)管程，因?yàn)閺闹圃?、安裝、操作的角度來(lái)考慮，偶數(shù)管程有較多的方便之處。但是管程數(shù)不宜太多，否則隔板本身占去相當(dāng)大的布管面積，且在殼程中形成旁路，影響傳熱。</p><p><b>　　2.1.2殼程分程</b></p>

26、<p>　　殼程分程型式可分為E型、F型、G型、H型。他們的不同之處在于殼側(cè)流體進(jìn)出口的位置不同。同時(shí)考慮到制造上的困難，一般的換熱器殼程數(shù)很少超過(guò)2。</p><p><b>　　2.2傳熱管</b></p><p>　　傳熱管采用普通鋼管或異形管。光滑管常用的規(guī)格有19mm×2mm,25mm×2.5mm兩種。當(dāng)換熱器的傳熱系數(shù)不是

27、很高時(shí)，為了強(qiáng)化傳熱，可采用異形管，如翅片管、螺紋管，其都可以顯著提高傳熱膜系數(shù)，但是制造困難，流體流動(dòng)的阻力提高。管子的直徑與長(zhǎng)度的確定與工藝密切相關(guān)，長(zhǎng)的選擇應(yīng)根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的管長(zhǎng)的規(guī)格系列(常有3m 、6m、9m)截取時(shí)因考慮管材的合理使用，避免浪費(fèi)。</p><p><b>　　2.3管子布置</b></p><p>　　管子布置應(yīng)在換熱器的截面上均勻而緊湊的分

28、布，此外還有考慮流體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造等方面的問(wèn)題</p><p>　　管于的排列方式有等邊三角形和正方形兩種，如圖(a)、圖(b)所示。與正方形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。如將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45度安裝如圖(c)可在一定的程度上提高對(duì)流傳熱系數(shù)。</p><p>&l

29、t;b>　　2.4管板</b></p><p>　　管板用來(lái)固定換熱管并起著分隔管程、殼程的作用。</p><p>　　管板型有平管板橢圓型管板和雙管板，其中最常見(jiàn)的是平管板。當(dāng)流體有腐蝕性時(shí)，管板應(yīng)采用耐腐蝕材料，工程上多采用軋制成的符合不銹鋼，或在碳鋼表面堆焊一層厚度不小于5mm的覆蓋層。當(dāng)換熱器承受高溫高壓時(shí)，應(yīng)采用薄型管板，即降低了溫差應(yīng)力，同時(shí)也滿足了高壓對(duì)機(jī)械

30、應(yīng)力的要求。薄管板的突出優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約管板材料，高壓時(shí)殼節(jié)約90%，且加工方便。所以在中低壓換熱器中得以推廣應(yīng)用。</p><p>　　2.5管子與管板的連接</p><p>　　在管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，管子與管板的連接是否緊密十分重要。如果連接不緊密，在操作時(shí)連接處發(fā)生泄露，冷熱流體互相混合，會(huì)造成物料和熱量損失；若物料帶有腐蝕性、放射性或者兩種流體接觸會(huì)產(chǎn)生易燃易爆物質(zhì)，后果將更加嚴(yán)重

31、。</p><p>　　在固定管板式換熱器的連接方法處還應(yīng)考慮能承受一定的軸向力，以避免溫度變化較大時(shí)，產(chǎn)生的熱應(yīng)力使管子從管板脫出。</p><p>　　焊接法由于具有很多的優(yōu)點(diǎn)（加工簡(jiǎn)單、對(duì)管孔的加工要求不高，較強(qiáng)的抗脫能力使之在高溫高壓下仍能保持連接處的緊密性，同時(shí)在壓力不太高時(shí)還可采用薄型管板），在一些要求較高的場(chǎng)合被廣發(fā)的應(yīng)用。</p><p>　　2.6

32、管板與殼體的連接</p><p>　　浮頭式換熱器通常是把管板夾在殼體法蘭與管箱法蘭之間便于管殼程一起清洗。</p><p><b>　　2.7折流板</b></p><p>　　換熱器內(nèi)安裝折流擋板是為了提高完程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)。為了獲得良好效果，折流擋板的尺寸和間距必須適當(dāng)。對(duì)于常用的圓缺形擋板，弓形切口太大或太小，都會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)“死區(qū)”，

33、如圖所示，不利于傳熱，且增加流體阻力。一般切口高度與直徑之比為0.15——0.45，常見(jiàn)的有0.20和0.25兩種。</p><p>　　a——切口過(guò)小，板間過(guò)大</p><p><b>　　b——切口適當(dāng)</b></p><p><b>　　c——切口過(guò)大</b></p><p>　　擋板的間距對(duì)

34、殼程的流動(dòng)有重要的影響，間距太大不能保證流體垂直流過(guò)管束，使得管外給熱系數(shù)降低，間距太小又不方便檢修，阻力損失也很大。一般采用間距為殼體的0.2-1.0倍。取折流板間距B=0.3D，則 B=0.3×500=150mm，可取B為150mm。</p><p>　　而對(duì)圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對(duì)殼程流體的流動(dòng)情況有重要的影響。弓形缺口太大還是太小都有可能造成流體“死區(qū)”，既不利于傳熱也不利于流體的流動(dòng)

35、。一般來(lái)說(shuō)，弓形缺口的高度可取殼程高度的0.1—0.4。據(jù)以上原理可以選擇的缺口高度以及擋板常采用0.2和0.25采用弓形折流板，去弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為</p><p>　　h=0.25×600=130mm，故可取h=130mm</p><p><b>　　折流板數(shù)目NB</b></p><p>&

36、lt;b>　　2.8 殼體的內(nèi)徑</b></p><p>　　換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對(duì)浮頭式換熱器而言)管板的直徑。根據(jù)計(jì)算出的實(shí)際管數(shù)、管徑、管中心距及管子的排列方法等，可用作圖法確定殼體的內(nèi)徑。但是，當(dāng)管數(shù)較多又要反復(fù)計(jì)算時(shí)，用作圖法就太麻煩。一般在初步設(shè)計(jì)小，可光分別選定兩流體的流速，然后計(jì)算所需的管程和殼程的流通截面積，于系列標(biāo)準(zhǔn)中查出外殼的直徑。待全部設(shè)計(jì)完成后，仍應(yīng)用作圖法

37、畫(huà)出管子排列圖。為了使管子排列均勻，防止流體走‘短流”，可以適當(dāng)增減一些管子。</p><p>　　2.9管子在管板上的固定方法</p><p>　　管于在管板上的固定方法主要有脹接和焊接兩種。其選擇原則是必須保證管子與管板連接牢固，連接處不會(huì)產(chǎn)生泄漏。實(shí)際生產(chǎn)中，高溫高壓情況下有時(shí)采用脹接加焊接的方法，對(duì)非金屬管和鑄鐵管也有采用墊塞法的。</p><p><

38、b>　　2.10主要附件</b></p><p>　?、俜忸^ 封頭有方形和圓形兩種，方形用于小直徑 (<400mm)的殼體，圓形用于大直徑的殼體。</p><p>　?、诰彌_擋板 為防止殼程流體進(jìn)入換熱器時(shí)對(duì)管束的沖擊，可在進(jìn)料管口裝設(shè)緩沖擋板。</p><p>　?、?導(dǎo)流桶 殼程流體的進(jìn)、出口和管扳問(wèn)必存在有一段流體不能流動(dòng)的空間(

39、死角)，為了提高傳熱效果，常在管束外增設(shè)導(dǎo)流簡(jiǎn)，使流體進(jìn)、出殼積時(shí)必然經(jīng)過(guò)這個(gè)空間。</p><p>　　放氣孔、排液孔 換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔，以排除不凝氣體和冷凝液等。</p><p><b>　　2.11材料選用</b></p><p>　　列管換熱器的材料應(yīng)根據(jù)操作壓強(qiáng)、溫度及流體的腐蝕性等來(lái)選用。在高溫下一般材料的機(jī)械性

40、能及耐腐蝕性能要下降。同時(shí)具有耐熱性、高強(qiáng)度及耐腐蝕性的材料是很少有的。目前常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氖乙烯和玻璃等。不銹鋼和有色金屬雖然抗腐蝕性能好，但價(jià)格高且較稀缺，應(yīng)盡量少用。</p><p>　　3、 設(shè)計(jì)背景及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量

41、。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)存在兩種以上流體參加換熱的換熱器，但它的基本原理與前一種情形并無(wú)本質(zhì)上的差別。 　　在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，并占有十分重要的地位。在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的10％～20％，在煉油廠約占總費(fèi)用的35％～40％。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)能源利用、開(kāi)發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研

42、究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問(wèn)世。 　　隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計(jì)算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。 完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿足以下各項(xiàng)基本要求： （1）合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件 　　傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度、粘度、腐

43、蝕性等）是工藝過(guò)程所規(guī)定</p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　4.1試算并初選換熱器的規(guī)格</p><p>　　4.1.1確定流體通入的空間</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過(guò)程，因水的對(duì)流傳熱系數(shù)一般較大，冷卻水一般為循環(huán)水，而循環(huán)水易結(jié)垢，為便于清洗，應(yīng)采用冷卻

44、水走換熱器的管程，煤油走殼程。且煤油的溫度高，走殼程可以增大熱損失。</p><p>　　4.1.2就算傳熱熱負(fù)荷Q</p><p><b>　　煤油冷卻量：</b></p><p>　　煤油冷卻所需的熱量：</p><p>　　4.1.3確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)并選擇列管換熱器</p><p&g

45、t;　　冷卻介質(zhì)為水，取煤油、水的平均溫度作為各自的定性溫度。</p><p>　　煤油的定性溫度：（148+50）/2=99℃</p><p>　　水的定性溫度： （28+40）/2=34℃</p><p>　　煤油在定性溫度下的數(shù)據(jù)參數(shù)：</p><p>　　密度 ρh=825kg/m3</

46、p><p>　　定壓比熱容 Cph=2.22kJ/(kg·℃)</p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù) =0.14W/(m·℃)</p><p>　　粘度 =7.15Ｘ10-4Pa·s</p><p>　　冷卻水在34

47、℃的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　密度 ρc=994.4kg/m3</p><p>　　定壓比熱容 Cpc=4.178kJ/(kg·℃)</p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù) λc=0.62W/(m·℃)</p><p&

48、gt;　　粘度 =7.371X10Pa·s</p><p>　　根據(jù)水在定性溫度下的物性參數(shù)確定水的用量</p><p><b>　　冷卻水用量：</b></p><p>　　由于兩流體溫差較大，故選用浮頭式列管換熱器。</p><p>　　4.1.4計(jì)算平均傳熱溫差&l

49、t;/p><p><b>　　計(jì)算逆流平均溫差：</b></p><p>　　煤油 148℃→50℃</p><p>　　水 40℃←28℃</p><p>　　溫差 108℃ 22℃</p><p><b>　　對(duì)數(shù)平均溫差：</b></p>

50、;<p>　　按單殼程、偶數(shù)管程來(lái)考慮，則</p><p><b>　　圖4-1 關(guān)系圖</b></p><p>　　由P和R值查圖4-1得，溫度校正系數(shù)=0.94， 因?yàn)?.80<0.94，滿足要求則</p><p>　　0.9454.05=50.81</p><p>　　4.1.5選K值，估算傳

51、熱面積</p><p>　　參照列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值，初選，則估算面積</p><p><b>　　為：</b></p><p>　　4.1.6初選換熱器</p><p><b>　　換熱器主要參數(shù)</b></p><p>　　按上列數(shù)據(jù)核算管程、殼程的流速及

52、雷諾數(shù)。</p><p><b>　　管程</b></p><p><b>　　管內(nèi)水的流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　（2）殼程</b></p><p><b>

53、　　取16</b></p><p>　　取折流擋板間距h=0.15m</p><p><b>　　流通截面積：</b></p><p><b>　　殼內(nèi)煤油流速： </b></p><p><b>　　當(dāng)量直徑：</b></p><p>&

54、lt;b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p>　　由以上核算看出，所選用的換熱器，管程、殼程的流速和雷諾數(shù)都是合適的。</p><p>　　4.2傳熱系數(shù)的校核</p><p>　　4.2.1 管程的對(duì)流傳熱系數(shù)αi</p><p>　　Rei=25093>104</p><p>　　4.2.

55、2 殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)αo</p><p><b>　　Reo=4050</b></p><p>　　是考慮熱流方向的校正系數(shù)，用表示，液體被冷卻時(shí)，取=0.95</p><p>　　4.2.3 計(jì)算總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　常見(jiàn)流體污垢熱阻</b></p><p&

56、gt;　　查得冷卻水的壁面污垢熱阻為3.44×10-4W/(m2·℃)，煤油的壁面污垢熱阻為</p><p>　　1.72×10-4 W/(m2·℃)</p><p><b>　　則K=282\</b></p><p><b>　　4.3計(jì)算傳熱面積</b></p>&

57、lt;p><b>　　傳熱面積： </b></p><p>　　該換熱器的實(shí)際傳熱面積：</p><p><b>　　面積裕度: </b></p><p>　　核算結(jié)果表明，換熱器的傳熱面積有38.4%的裕度，故可用。</p><p>　　4.4 計(jì)算阻力損失</p><

58、;p>　　4.4.1管程阻力損失</p><p>　　式中 Ft————結(jié)垢校正系數(shù)，無(wú)量綱，對(duì)于φ25mm×2.5mm的管子，F(xiàn)t=1.4</p><p><b>　　Ns————管程數(shù)</b></p><p>　　Np/————?dú)こ虜?shù)</p><p>　　當(dāng)Re=25093時(shí)，查得摩擦系數(shù)λ=0.0

59、27</p><p><b>　　<0.03MPa</b></p><p>　　4.4.2 殼程阻力損失</p><p>　　因Re=4050>500，故</p><p>　　管子排列為正方形45º錯(cuò)列，取F=0.4。NB為擋板數(shù)</p><p>　　取污垢校正系數(shù)FS=1.

60、15，則</p><p>　　經(jīng)管程和殼程流體的壓力均小于0.03MPa。以上核算結(jié)果表明，所選用的換熱器符合工藝要求。</p><p>　　5、 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表</p><p>　　6．輸送煤油的泵的選擇</p><p>　　煤油的流量，設(shè)泵的楊程為10m，泵的吸入輸出管用的無(wú)縫鋼管，其直管部分長(zhǎng)為10m，管路上裝有一個(gè)底閥

61、，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭，一個(gè)閘閥。</p><p>　　由不可壓縮實(shí)際流體的穩(wěn)定流動(dòng)能量平衡方程</p><p>　　管路系統(tǒng)兩側(cè)壓強(qiáng)差為0，且煤油進(jìn)出口速度相等</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　式中：d=57－2×3.5=50(mm)=0.05m</p><p>

62、;<b>　　=</b></p><p>　　底閥：le=6.3m</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)彎頭：le=2×1.6=4.8(m)</p><p>　　閘閥全開(kāi)：le=0.33m</p><p>　　管進(jìn)口局部阻力系數(shù)：0.5</p><p>　　管出口局部阻力系數(shù)：1.0</p&g

63、t;<p>　　∑le=0.33+6.3+4.8=11.43m</p><p>　　∑ζ=0.5+1.0=1.5</p><p><b>　　管內(nèi)流體的流態(tài)：</b></p><p><b>　　為紊流</b></p><p>　　取管壁的絕對(duì)粗糙度Δ=0.04mm，則相對(duì)粗糙度Δ/d

64、=0.008，由莫迪圖可知λ=0.022</p><p><b>　　于是 </b></p><p><b>　　于是 </b></p><p>　　設(shè)泵的效率η=0.75，</p><p><b>　　則軸功率：</b></p><p>　　所以選

65、用XA32/13B型號(hào)的泵。</p><p><b>　　7、設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　由于這是大學(xué)期間的第一次設(shè)計(jì)，以前都沒(méi)有做過(guò)，老師剛開(kāi)始說(shuō)的時(shí)候，感覺(jué)也沒(méi)有那么難，心里充滿了新鮮感和期待，因?yàn)槲易哉J(rèn)為在大學(xué)里學(xué)到的東西終于可以加以實(shí)踐了。可是真正開(kāi)始著手的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題遠(yuǎn)沒(méi)有想象中的那么簡(jiǎn)單。</p><p>　　首先在

66、選擇換熱器的類型的時(shí)候，我就出錯(cuò)了，由于急于求成，我沒(méi)有真正的弄清楚換熱器類型的選擇要求與原則，就想用固定管板式換熱器，但是后來(lái)由于計(jì)算的問(wèn)題，我與同學(xué)討論才知道，應(yīng)該選用浮頭式換熱器才合適，因?yàn)樗兔河偷臏夭钐?，而固定管板式適用于殼體和管束的溫差小。</p><p>　　類型是確定了，接下來(lái)就應(yīng)該是換熱管的管長(zhǎng)、管程數(shù)、總管數(shù)的確定，為了以后的計(jì)算方便，書(shū)上附錄有關(guān)碳鋼和不銹鋼的規(guī)格和尺寸標(biāo)準(zhǔn)，就在里面選定了

67、一個(gè)，而且，如果自己另外選得話，還得差相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，比較麻煩。但是，說(shuō)實(shí)話，對(duì)于管子的規(guī)格及常用管子的長(zhǎng)度，我可以理解，但對(duì)于管程數(shù)，我到現(xiàn)在都還不理解。</p><p>　　設(shè)計(jì)進(jìn)行到這一步，我不知道該怎么辦了，因?yàn)橐婚_(kāi)始我就認(rèn)為，所謂設(shè)計(jì)，就是所有的內(nèi)容都是自己規(guī)定的，后來(lái)，把書(shū)上的列管式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算示例，看了好幾遍，才弄明白，得先按照列管式換熱器的選用參數(shù)，選擇一個(gè)換熱器，再經(jīng)驗(yàn)算看是不是合適。</p

68、><p>　　到那時(shí)候，設(shè)計(jì)的思路才算是清晰。接下來(lái)，就是計(jì)算的問(wèn)題了，選了一個(gè)又一個(gè)，不是速度不合適，就是總換熱系數(shù)不合適，要么就是裕度達(dá)不到要求，到最后實(shí)在是沒(méi)耐心了，打算放棄，可是放棄就意味著重修，明年還得做，反正這就是你的任務(wù)，你不得不去做。于是只得耐著性子繼續(xù)演算。同時(shí)問(wèn)問(wèn)已經(jīng)選好的同學(xué)，看是不是哪里出了問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多方努力，最后終于把換熱器確定下來(lái)了。</p><p>　　通過(guò)理論課

69、的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我已經(jīng)掌握了不少理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)。但是如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題這方面，我卻沒(méi)有鍛煉過(guò)，這次設(shè)計(jì)，剛好彌補(bǔ)了我這方面的欠缺，提高了我獨(dú)立思考與解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)，歷時(shí)兩周，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我初步掌握了化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)了各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握了各種計(jì)算結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)等機(jī)械

70、圖。</p><p>　　最后，我要感謝老師對(duì)我們的指導(dǎo)和幫助，感謝同學(xué)們的支持，與他們對(duì)于一些問(wèn)題的探討和交流開(kāi)拓了我的思路，也讓我在課程設(shè)計(jì)是多了些輕松與愉快</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】任曉光.《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2009</p><p>　　

71、【2】鐘理, 伍欽，馬四朋. 《化工原理（上）》. 北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2008.8.</p><p>　　【3】匡國(guó)柱. 《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》. 北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　【4】趙軍. 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》. 北京，化學(xué)工業(yè)出版社. 2000.</p><p>　　【5】袁文.劉巖.《化工制圖》.哈爾濱，哈爾濱工程大學(xué)出版社，